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1、离心球墨铸铁管离心球墨铸铁管(下称球铁管)具有铁的本质，钢的性能，高强度、高延伸、耐腐蚀，是城市供水和低压供气的首选管材。球铁管是供水管网中使用量最多的一种管材，球铁管自20世纪40年代发明至今近60年历史。国外从二十世纪六十年代以来就得到迅速的发展，目前世界的球铁管产量约800万t，其中欧洲160万吨，北美250万吨，南美25万吨，中东20万吨，澳洲10万吨，亚洲330万吨。一、国内外生产概况：国外生产概况：国外工业发达国家从六十年代开始逐渐淘汰了普通灰口铸铁管，普遍采用了球铁管，法国莫松桥公司、日本久保田公司为世界上规模较大，技术先进的球铁管生产厂家。目前国外球铁管铸造技术主要是采用的水冷
2、金属型离心铸管技术；对大口径管用热膜法或树脂砂衬离心铸造技术。国内生产概况：据不完全统计，原有铸铁管生产厂家达200多家，绝大多数厂家是用连续铸造工艺。1983年，邢台钢铁厂首先引进了热模离心铸管工艺。1998年，新兴铸管集团公司利用自主技术开发的特大型热模离心球墨铸铁管生产技术，生产出了长8000mm，直径为2000mm的球墨铸铁管，应用于太原引黄工程。近10多年来，我国铸铁管厂家进行了技术改造，铸造方法由连续铸造转向离心铸造，连续铸造工艺已基本被淘汰。尤其是进入90年代，我国离心球墨铸铁管进入高速发展阶段，目前我国已经明令淘汰灰铸铁管，给离心球墨铸铁管带来良好的发展机遇，至2007年国内生
3、产厂家约30余家，110多台离心机，口径DN802200mm，产能约300万吨。2006年离心球墨铸铁管和球铁管件的出口量已达43.48万t，使我国球铁管铸造技术，已赶上及达到国际先进水平。二、优良的性能球铁管具有铁的本质，钢的性能，高强度、高延伸、耐腐蚀，是当今世界安全可靠用于输水供气的最佳选择。国内有关部门对1988年至1990年间30个主要城市供水管材发生的爆管、断管、泄漏等事故进行了统计，统计结果表明：平均事故率球铁管0.14次/Km，灰铸铁管0.55次/Km，钢管0.5次/Km。预应力管0.54次/Km，石棉水泥管1.72次/Km，塑料管4.68次/Km。球铁管平均事故率最低，是灰铸
4、铁管和钢管平均事故率的1/4，是塑料管平均事故率的1/33。表1 19881990年间30个城市使用几种管材发生事故的情况名称总长度(km)发生事故(次)平均事故率(次/km)总次数爆管折管口漏其它球墨铸铁管163.1424-1950.14灰口铸铁管22054.471220911572234468941290.55钢管775.504572357812960.59预应力砼管2587.321394108599093180.54石棉水泥管98.70172289819251.72塑料管318.7114948492103111244.681、优异的综合力学性能a）球铁管最小试验压力、延伸率和爆破水压表2
5、 球铁管最小试验压力和延伸率规格试验压力/MPa延伸率/%规格试验压力/MPa延伸率/%803005.010110020002.573506004.010220026001.8770010003.210表3 不同管径的爆破水压DNK9管最小壁厚 (mm)P1(bar)P2(bar)804.84112401004.83411921504.82371382004.91851093005.6144924006.4125865007.2114826008.0106797008.8100778009.6957590010.49274100011.29074120012.88672140014.48371
6、160016.08171180017.67970200019.27870注：P1-最小壁厚爆破水压，抗拉强度420MPaP2-最小壁厚减2mm爆破水压，抗拉强度420MPab）离心球墨铸铁管和钢管比较。表4 力学性能比较项目离心球墨铸铁管钢管抗拉强度/Pa4.21084.0207108水压试验/Pa3.92271083.9227108伸长率/%1024耐腐蚀性能好差比较可知，离心球墨铸铁管的耐腐蚀性能优于钢管，实践应用证明，离心球墨铸铁管使用寿命基于不同的使用条件可达50100年，是钢管的35倍。表5 球铁管、钢管的总体特点对比管材优点缺点球铁管1、耐内压强度高且能耐腐蚀；2、富有强韧性，耐冲
7、击强度大；3、机械接头的可挠性与伸缩性；4、接头施工方便；5、对于正常条件的土壤，无需再作专业的砂土管基，并且可使用掘出的土壤回填；6、霎头种类多。1、弯头、三通处需打水泥固定台防护。钢管1、耐内压强度高；2、富延展性，耐振动及冲击；3、接头可焊成一体，无须防止脱离。1、容易腐蚀；2、接头焊接、敷设防锈层费时，费用较高，涌水地带施工困难；3、为抵抗温度变化，需设置可挠管；4、大口径管容易鹿茸平；5、由于接头钢性，克服变形需使用沙子铺底，且要求用细沙回填并夯实。钢管在安装施工时采用现场焊接，为刚性联接。这种联接方式使本来就很棘手的防腐技术更增加了难度，防腐质量难以保证。同时钢管焊接后形成一条很长
8、的导电体，在城镇地下杂散电流和泄漏电流作用下，使钢管产生电腐蚀现象，加剧了对钢管的腐蚀速度。这就是钢管埋于地下寿命只有1525年的主要原因。如果将钢管埋于腐蚀性强的土壤中，其寿命会更低。c）离心球墨铸铁管与塑料管部分性能对比表6 球铁管与塑料管的部分性能对比管子公称内径mm100200300400500600700800壁厚mm球铁管6.16.47.28.19.09.910.811.7塑料管6.312.820.125.531.740.245.351.0重量kg/m球铁管15.832.353.880.3111.5147.0187.1232.0塑料管2.088.2221.234.052.584.4
9、107.0136.0使用压力MPa球铁管5.05.05.04.04.04.03.23.2塑料管0.68压力稳定性球铁管使用压力基本与年限及常规介质温度无关塑料管随年限与介质温度提高，使用压力明显下降热膨胀系数球铁管11.510-6K-1塑料管标准要求12.5310-4K-1，国外0.62.010-4K-1管线必须考虑温度补偿塑料管的允许使用的压力是随着使用年限的增长和介质温度的提高而降低。塑料管线被鼠类啃咬酿成事故的现象也是时有发生的。而这些缺陷对于离心球墨铸铁管材来说是不存在的。d）离心球墨铸铁管与PCCP管对比表7 球铁管与PCCP管的比较管子种类球墨铸铁管PCCP管备注承压能力10.60
10、.7单位重量13以DN1200为例，前者为420.1Kg/m，后者为1229 Kg/m运输中损伤01015%柔性接头转角350最大1.50对地基要求低要求砂基或混凝土基，且平整PCCP管不适合于复杂地形注：以球墨铸铁管为基准进行对比水泥管价廉、耐腐蚀，过去曾用于输水，近期主要用于污水的输送上。但与球墨铸铁管相比，它仍有很多不足之处e）管材的管体强度对比表8 不同种管材的壁厚编号管子种类管子壁厚（mm）水泥砂浆厚度（mm）1球铁管8.52球铁管7.03水泥砂浆内衬球铁管8.56.04水泥砂浆内衬球铁管7.06.05高级铸铁管11.56钢管6.0图1 管体强度2、抗震防冻性能优异球铁管具有较高的承
11、压能力和一定的延伸率，又采用柔性接口，橡胶圈密封柔性接口的特点是轴向偏移角为35，对于DN40DN300，不小于330；对于DN350DN600，不小于230；对于DN700DN2600，不小于130，T型柔性接口是滑入式接口的型式之一，该接口具有比刚性连接的管材更适应于管基局部不均匀沉降的特点，具有良好的密封性、延伸性，根据管径的不同，管子偏转角可达到14度，能吸收因地基沉降而产生的应力，避免管道破裂，接口的设计允许一定拔出量，可以补偿管线的热胀冷缩，因此管线具有柔性结构，输水供气的安全可靠性大大提高，并且具有较强的抗震和防基础下陷的能力，以及防止雨冻的现象。球墨铸铁管的接口类型较多，如果设
12、计一条管线，可根椐地质报告提供的情况, 在管基土壤抗垂直承载力特差的局部地段，且置换也达不到设计要求时,在该地段设计时，可考虑选用一部分抗地基变动能力较强的自锚柔性滑入式接口的球管，这种接口的球管功能是使管线形成一种链式构造，从而在地基不良，发生大地震地情况下也能安全使用。表9 不同管径的允许拔出量规格拔出量/mm规格拔出量/mm8018600191002170034150278003920025900492502810005330028110061350281200704002114008245031150086500241600921979年6月12日宫城大地震后，日本自来水协会报告中的各
13、种管材发生事故统计数据，表明球墨铸铁管损耗率最低(见表15)。表10 地震对各种管材损耗率统计表 管材球墨铸铁管钢管灰口铸铁管PVC管每公里管道损耗率0.041.240.170.173、耐腐蚀性能好，使用寿命长球铁管的耐腐蚀性主要取决于两个方面：一是其金相组织中的球状石墨质点形成一个惰性保护层，成为一个阻止进一步向内腐蚀的屏障，从而大大减缓了化学腐蚀的速度：二是接口的密封采用橡胶圈密封，它又起到了管与管之间绝缘体的作用，防止了长电流的形成，使电腐蚀现象大大减弱。由于抗腐蚀能力的提高，也使球铁管的使用寿命延长至50100年。1）球墨铸铁管本体在海水中的耐腐蚀性：浸入海水并进行机械搅拌，钢管的腐蚀速度是球墨铸铁管的2倍，球墨铸铁管随着时间的延长腐蚀速度降低，而钢管不存在这种情况。表11 几种管材的海水腐蚀比较管子种类不同浸入时间腐蚀量毫克平方分米天毫米年进入时间90天180天360天90天180天360天球墨铸铁管24.016.113.20.1220.0810.066灰铸铁管24.916.414.50.1270.0830.073
